涂料印花用聚氨酯改性丙烯酸酯粘合剂的制备及防塞网性能的研究

摘要

纯聚丙烯酸酯类粘合剂因其较优良的耐水性、耐化学性以及低成本等优点被广泛应用于涂料印花行业。但由于其结构缺陷,易出现堵塞印花网孔现象。水性聚氨酯乳液具有柔韧性好、粘结强度大等优点,将其引入到丙烯酸酯体系中制成核壳乳液,不仅能兼具两者优点,且能有效改善纯丙乳液易塞网的缺点。
　　 本文在合成PU种子乳液基础上制备了核壳型PUA乳液粘合剂,并对此粘合剂在棉织物涂料印花中的应用性能进行了分析与评价,此外对粘合剂成膜速率及失水速率与塞网性之间的关系进行了探索,具体研究内容和结果如下:
　　 PU乳液合成。选用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇(N210)、二羟甲基丙酸(DMPA)和丙烯酸羟乙酯(HEA)为原料,制备出双键封端型水性聚氨酯种子乳液;探讨了DMPA用量对乳液性能的影响,并对HEA中-OH与体系中剩余-NCO基团反应动力学进行了初步探究。结果表明:DMPA用量占PU总量6.5％时,乳液外观、粒径及粘度最为适宜;研究证实:-OH与-NCO反应属于二级动力学反应,即反应速率与HEA用量无关。
　　 PUA乳液制备。向PU种子乳液中加入丙烯酸酯混合单体,利用种子乳液聚合法制得了核壳型PUA复合乳液。通过ATR-IR和TEM技术分别证实了预期的产物分子结构及乳液粒子结构:胶膜TGA分析中得出PUA胶膜具有更好的耐热性,DTG曲线中PUA胶膜具有双热分解峰则进一步印证了核壳结构的存在;同时,考察了乳化剂用量、DMPA用量以及PU/PA质量比对复合乳液及涂膜性能的影响,结果表明:乳化剂用量占PA单体2％,DMPA用量占PU重6.5％,PU/PA质量比1:1.5时为宜。
　　 PUA乳液型粘合剂对棉织物的涂料印花应用测试。工艺流程:配制印花色浆→印花→烘干→焙烘:通过测试结果表明,粘合剂用量35％,焙烘温度160℃,印花牢度及手感达到应用要求;与商品粘合剂性能结果比较分析:PUA乳液固含量低,稳定性高,印花产品牢度及手感与市售粘合剂基本相当。
　　 防塞网性能探究。利用原子力显微镜(AFM)跟踪乳液成膜过程,通过对胶膜表面粒子形貌的观察中得出:温度越高,粒子相互靠近、挤压速度越快且程度越深;分子链扩散系数(Ds)的计算结果为60℃条件下Ds=1.009×10-17cm2/s,80℃条件下Ds=1.944×10-17cm2/s,表明:温度越高,分子链扩散速率越快。以上结果均说明,成膜温度提高将加快乳液成膜的速率。此外,对乳液失水速率的测定及印花后筛网网孔的观察中可知,聚氨酯组分引入到纯丙乳液中明显减慢了乳液在烘干过程中的失水速率,堵塞网孔现象得以改善。